MPEG符号化された映像情報を直接処理する画像処理プロセッサに関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680425
• Research Institution: Musashi Institute of Technology
• Principal Investigator: 宮内 新 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (80166115)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒井 秀一 武蔵工業大学, 工学部, 助教授 (20212590)
• Keywords: MPEG / アーキテクチャ / リアルタイムOS / アプリケーションプログラム / スケジューリング / 面積見積り / 遅延時間見積り

Research Abstract

この研究では,MPEG符号化された動画像の解析を,直接MPEGビット列を操作することにより実現するプロセッサを構築することを目的とし,以下の手法を開発した。
1.はじめに、MPEGビット列を直接操作して動画像を解析するアプリケーションプログラムを作成し、インデキシングと3次元情報の抽出が可能であることを確かめた。
2.次に、アプリケーションプログラムから、それを実行する速度が最大になるようにプロセッサのアーキテクチャを構築する手法として以下の方法を構築した。
a.アプリケーションプログラムからそのデータフローを抽出し、それを解析することで命令列のクリティカルパスを抽出し、クリティカルパス上の命令を複数まとめて複合命令とすべきかどうかデータベースを用いて決定する。これを複数回繰り返して、ハードウェア制約条件内で最大の実行速度を持つアーキテクチャを決定する。
b.a.で決定したアーキテクチャ用のコンパイラを自動生成し、アプリケーションプログラムを機械語に変換する。
c.b.で構築したコンパイラの出力である機械語プログラムを解析してスケジューリングを行いプログラムの並列度を向上させる。
d.a.でアーキテクチャを決定する際に、ハードウェアコンポーネントの遅延時間とASIC上での面積を考慮して最適化を行う。
3.さらに、画像処理に要求されるリアルタイム性の向上を目指して、リアルタイムOSのタスク毎にレジスタセットを切り替えるアーキテクチャを構築し、そのアーキテクチャ上で動作するリアルタイムOSを開発した。
4.リアルタイムOSをマルチプロセッサ環境で実現するために必要なOSの問題点を検討し問題を解決したOSを開発した。
5.以上の結果を踏まえMPEGビット列を直接操作するのに必要なアーキテクチャを開発した。

Research Products

• [Publications] 相原 靖弘, 宮内 新, 荒井 秀一, 高田 広章: "機能分散型マルチプロセッサシステム向けITRONカーネルの開発"FIT2003. B-051. 251-252 (2003)
• [Publications] 河合 一慶, 宮内 新, 荒井 秀一: "アプリケーションプログラムを基にしたプロセッサアーキテクチャの自動生成-タイミング制約からの面積見積り手法-"FIT2003. C-019. 335-336 (2003)
• [Publications] 栗崎 正和, 宮内 新, 荒井 秀一: "複数レジスタセットを用いたタスク切り替えの高速化"FIT2003. C-023. 343-344 (2003)
• [Publications] 原 淳, 宮内 新, 荒井 秀一: "ソフトウェア支援を用いたパイプラインプロセッサのフォワーディング機構の削減"FIT2003. C-011. 319-320 (2003)
• [Publications] 藤原 亮人, 宮内 新, 荒井 秀一: "データフローグラフ単位での広域命令スケジューリング"FIT2003. C-010. 317-318 (2003)
• [Publications] 長谷川 光, 荒井 秀一, 宮内 新: "ターゲットの変更が可能な命令スケジューラに関する研究"FIT2002. C-12. 211-212 (2002)